[發明專利]SiC單晶錠

在審

• 申請號: 201680056842.6
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN108138359A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 中林正史
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王瀟悅;段承恩

本發明提供一種基面位錯和穿透螺旋位錯的位錯密度低，晶體品質優異，而且彈性應變小的SiC單晶錠。本發明的SiC單晶錠，其特征在于，至少從相對于錠的高度方向的相對位置為0.2～0.8的范圍內任意切取SiC單晶基板時，在該基板表面觀察到的基面位錯密度與穿透螺旋位錯密度分別為預定值以下，并且，在該基板的中心部測定出的拉曼位移值(A)與在周邊部測定出的拉曼位移值(B)之差(A?B)即拉曼指數為預定值以下。

技術領域

本發明涉及在籽晶上具備碳化硅單晶的碳化硅單晶錠，詳細而言，涉及基面位錯和穿透螺旋位錯的位錯密度低且晶體品質優異，而且彈性應變小的碳化硅單晶錠。

背景技術

碳化硅(SiC)是具有2.2～3.3eV的寬禁帶寬度的寬帶隙半導體。由于SiC具有優異的物理、化學特性，例如在制作半導體元件、高頻電子器件、高耐壓和高輸出電子器件、從藍色到紫外的短波長光器件等的SiC器件的研究開發正在盛行。

為了推進SiC器件的實用化，不可缺少的是制造大口徑的SiC單晶，現在，大口徑SiC單晶大多是由塊體SiC單晶得到的，所述塊體SiC單晶由使用籽晶的升華再結晶法(被稱為改良瑞利法、改良型瑞利法等)生長而成。升華再結晶法中，在晶體培養用的坩堝主體內收納SiC的升華原料，在坩堝蓋體安裝由SiC單晶構成的籽晶，用絕熱材料覆蓋了的坩堝被設置在雙重石英管的內部。并且，一邊控制氣氛，一邊采用感應加熱線圈使升華原料側成為高溫，并使籽晶側成為低溫，沿生長方向形成溫度梯度，使原料升華，在籽晶上生長再結晶SiC單晶。并且，在得到呈大致圓柱狀的SiC的塊體單晶(SiC單晶錠)后，一般切取為300～600μm左右的厚度，從而制造SiC單晶基板。而且，在這樣的SiC單晶基板上采用熱CVD法等生長了SiC外延膜的外延SiC單晶晶片，被用于SiC器件的制作用。

現在，由采用改良瑞利法制造出的SiC單晶錠(以下，有時簡單稱為錠)可得到口徑51mm(2英寸)～100mm的SiC單晶基板(同樣地有時簡單稱為單晶基板或基板)，曾報道了成功開發出150mm晶片的例子(參照例如非專利文獻1)。這樣，在使用100mm～150mm基板(4英寸～6英寸基板)的器件正式推進實用化的過程中，用位錯密度等指標表示的SiC單晶基板的品質會對器件的性能、量產時的成品率造成重大影響，因此其品質與以前相比更加受到重視。

該改良瑞利法中，坩堝內達到超過2000℃的溫度進行SiC單晶的生長，因此在得到的錠中產生不可避免的內部應力，認為這會在最終的單晶基板內部作為彈性應變或位錯(塑性應變)殘留。

在此，有報道稱，現在市售的SiC單晶基板中存在2×10³～2×10⁴(個/cm²)的基面位錯(BPD)、8×10²～10³(個/cm²)的穿透螺旋位錯(TSD)、5×10³～2×10⁴(個/cm²)的穿透刃狀位錯(TED)(參照非專利文獻2)。其中，已知例如BPD會引起器件的氧化膜不良從而成為絕緣擊穿的原因，另外，TSD會成為器件的漏電流的原因，為了制作高性能SiC器件，需求這些BPD和TSD少的SiC單晶。